Где содержится целлюлоза: Страница не найдена — Ecosh

Целлюлоза, получение целлюлозы, применение целлюлозы, состав бумаги, получение бумаги

Целлюлоза

Чистая целлюлозаЦеллюлоза или клетчатки (от лат. cellula — «клетка») — это вещества также имеющие непосредственное отношение к сахарам. Их молекулы связаны между собой водородными связями (слабое взаимодействие) и образованы из множества (от 2000 до 3000) остатков B-глюкозы. Целлюлоза — является основным составляющим компонентом любой растительной клетки. Она содержится в древесине, в оболочках некоторых плодов (например, семечек подсолнечника). В чистом виде целлюлоза — это порошок белого цвета, в воде не растворимый и не образующий клейстер. Чтобы оценить «на ощупь» чистую целлюлозу можно взять, например, хлопковую вату или белый пух тополей.
Это практически тоже самое. Если сравнивать целлюлозу и крахмал, то крахмал лучше подвергается гидролизу. Гидролиз целлюлозы проводят в кислотной среде, при этом сначала образуется дисахарид целлобиоза, а затем глюкоза.
Целлюлозу широко применяют в промышленности, очитсив её, изготавливают всем нам знакомый целлофан (полиэтилен и целофан отличаются друг от друга на ощупь (целофан не кажется «жирным» и «шуршит» при деформации), а также искусственное волокно — вискозу (от лат. viscosus — «вязкий»).
Попадая в организм, дисахариды (например, сахароза, лактоза) и полисахариды (крахмал) под действием специальных ферментов гидролизуются с образованием глюкозы и фруктозы. Такое превращение можно легко произвести у себя во рту. Если долго жевать хлебный мякиш, то под действием фермента амилазы содержащийся в хлебе крахмал гидролизуется до глюкозы. При этом во рту возникает сладкий вкус.

Ниже представлена схема гидролиза целлюлозы

Гидролиз целлюлозы

Получение бумаги

Гидролиз крахмала

Чистая целлюлоза

Как Вы думаете,что входит в состав бумаги?! На сомом деле – это материал, который представляет собой очень тонко переплётённые волокна целлюлозы. Некоторые из таких волокон объединены водородной связью (связь, образующаяся между группами — OH – гидроксильная группа). Способ получения бумаги во 2-м веке до нашей эры уже был известен в древнем Китае. На тот момент бумагу изготавливали из бамбука или хлопка. Позже – в 9 веке нашей эры этот секрет попал в Европу. Для получения бумаги

уже в средние века использовались льняные или хлопковые ткани.

Но только в 18 веке нашли наиболее удобный способ получения бумаги – из дерева. А такую бумагу, которой мы сейчас пользуемся, начали изготавливать лишь в 19 веке.

Главным сырьём для получения бумаги является целлюлоза. Сухое дерево содержит приблизительно 40% такой целлюлозы. Остальная часть дерева – это различные полимеры, состоящие из сахаров различных видов, в том числе фруктозы, сложных веществ – фенолспиртов, различных дубильных веществ, солей магния, натрия и калия, эфирных масел.

Получение целлюлозы

Получение целлюлозы связано с механической переработкой древесины и затем проведение химических реакций с опилками. Хвойные деревья измельчают до мелких опилок. Эти опилки помещают в кипящий раствор, содержащий NaHSO₄ (гидросульфид натрия) и SO₂ (сернистый газ). Кипячение проводят при высоком давлении (0,5 МПа) и в течении длительного времени (около 12 часов). При этом в растворе происходит химическая реакция, в результате которой получается вещество гемицеллюлоза и вещество лигнин (лигнин — это вещество, представляющее собой смесь ароматических углеводородов или ароматическую часть дерева), а также основной продукт реакции – чистая целлюлоза, которая выпадает в виде осадка в ёмкости, где проводится химическая реакция. Кроме того, в свою очередь лигнин взаимодействует с сернистым газом в растворе, в результате чего получается этиловый спирт, ванилин, различные дубильные вещества, а также дрожжи пищевые.

Дальнейший процесс получения целлюлозы связан с измельчением осадка при помощи роллов, в результате чего получаются частицы целлюлозы около 1 мм. А когда такие частицы попадают в воду, то сразу набухают и образуют бумагу. На этом этапе бумага ещё не похожа на себя и выглядит, как взвесь волокон целлюлозы в воде.

На следующем этапе бумаге придают её основные свойства: плотность, цвет, прочность, пористость, гладкость, для чего в ёмкость с целлюлозой добавляют глину, оксид титана, оксид бария, мел, тальк и дополнительные вещества, связывающие

волокна целлюлозы. Дальше волокна целлюлозы обрабатывают специальным клеем на основе смолы и канифоли. В его состав входят резинаты. Если добавить в этот клей алюмокалиевые квасцы, то происходит химическая реакция и образуется осадок резинатов алюминия. Это вещество способно обволакивать целлюлозные волокна, что придаёт им влагонепроницаемость и прочность. Получившаяся масса равномерно наносится на движущуюся сетку, где она отжимается и высыхает. Здесь уже формирование

бумажное полотно. Для придания бумаге большей гладкости и блеска её пропускают сначала между металлическими, а затем между плотными бумажными валами (проводят каландрирование), после чего бумагу режут на листы специальными ножницами.

Как вы думаете, почему со временем желтеет бумага!?

Оказывается, молекулы целлюлозы, которые были выделены из дерева, состоят из большого числа структурных единиц типа С₆Н₁₀О₅, которые под действием ионов атома водорода в течении определённого времени теряют между собой связи, что приводит к нарушению общей цепочки. При таком процессе бумага приобретает хрупкость и теряет свой первоначальный цвет. Ещё происходит, как говорят,

подкисление бумаги. Для того, чтобы восстановить разрушающуюся бумагу, применяют гидрокарбонат кальция Са(НСО₃)₂), который позволяет временно снизить кислотность.

Есть и другой – более прогрессивный способ, связанный с применением вещества диэтилцинка Zn(C₂H₅)₂. Но это вещество может самовоспламеняться на воздуха и даже в близости от воды!

Применение целлюлозы

Кроме того, что целлюлозу используют для производства бумаги, ещё пользуются очень полезным её свойством

этерификации c различными неорганическими и органическими кислотами. В процессе таких реакций образуются сложные эфиры, которые и нашли применение в промышленности. При самой химической реакции связи, которыми связаны фрагменты молекулы целлюлоза, не разрываются, а получается новое химическое соединение с эфирной группой -COOR-. Одним из важных продуктов реакции является ацетат целлюлозы, который образуется при взаимодействии уксусной кислоты (или её производных, например уксусного альдегида) и целлюлозы. Это химическое соединение широко используется для изготовления синтетических волокон, например, ацетатного волокна.

Ещё один полезный продукт — тринитрат целлюлозы. Он образуется при нитровании целлюлозы смесью кислот: концентрированной серной и азотной. Тринитрат целлюлозы широко используется при изготовлении бездымного пороха (пироксилина). Существует ещё динитрат целлюлозы, который применяется для изготовления некоторых видов пластмасс и органических стекол.

Продукты питания из целлюлозы?

26.01.2012 

Все мы слышали шутки о том, из чего делают колбасу – из опилок, макулатуры – потребители выдвигают самые невероятные и смешные предположения. Насколько же далеки эти предположения от правды, что же на самом деле используют в пищевой промышленности для производства сосисок, колбасы и других мясных полуфабрикатов? Слухи не так уж и далеки от правды, хотя используют, конечно, не простые опилки, а

целлюлозные волокна, получаемые из высококачественной натуральной древесины. 

Целлюлозные волокна считаются натуральным нетоксичным ингредиентом, поэтому их совершенно официально разрешено включать в рецептуру мясных полуфабрикатов и других продуктов питания, при этом для мясных продуктов ограничение по содержанию целлюлозных волокнон установлено на отметке 3.5% от общего объема сырья, а для немясных продуктов ограничения и вовсе отсутствуют. 

Очевидно, что прибыль – основная цель работы пищевых корпораций, а использование целлюлозы помогает снизить издержки приблизительно на 30 процентов, ведь целлюлоза не только увеличивает итоговый объем и массу выпускаемых продуктов, но и продлевает их срок хранения, выступая в роли дешевого консерванта. 

Продукты с целлюлозой можно встретить повсеместно, даже в магазинах органических продуктов питания, ведь целлюлоза не считается вредным ингредиентом – наоборот – производители безустали рекламируют полезные свойства нерастворимой клетчатки – целлюлозы. «Добавляя целлюлозу, мы получаем более полезные продукты питания с меньшим содержанием жиров и большим – полезной клетчатки, заботимся о здоровье наших потребителей». 

Ирония заключается в том, что это лишь часть правды – действительно, использование

волокон целлюлозы вместо пшеничной муки и транс-жиров, выглядит меньшим злом. В то время как практика использования целлюлозы для загущения маложирных молочных продуктов (цельные оказываются слишком дорогими), лишает потребителей важных натуральных молочных жиров. 

Да, конечно, целлюлоза – нетоксична, но едой она не является – человеческий организм не может переварить и усвоить целлюлозу. Конечно, нам всем нужна клетчатка, но получать ее лучше из овощей и фруктов, бобовых и зерновых культур. Свежеиспеченный цельнозерновой хлеб – гораздо лучший источник клетчатки для вашего организма. 

Помните о том, что питаясь полуфабрикатами в современном мире, невозможно обеспечить сбалансированную диету, поэтому пытайтесь изыскивать возможности питаться натуральными продуктами – найдите хорошую булочную, чаще готовьте сами. Существуют различные виды целлюлозных наполнителей – целлюлозный порошок, гуммицеллюлоза, целлюлозный гель, научный термин для обозначения «пищевой» целлюлозы – карбоксиметилцеллюлоза. 

Большинство лидирующих американских пищевых компаний охотно используют целлюлозное волокно в своих продуктах – так компания Kellogg`s заявляет целлюлозу в составе своих куриных наггетсов, котлет, блинчиков, вафель. 

Компании Kraft и Organic Valley используют целлюлозу в производстве сыров для тостов – благодаря ей ломтики сыра не высыхают и не слипаются. General Mills указывают целлюлозу в составе практически всех продуктов – мороженого, соусов, сладких сиропов, сухих завтраков, сыров, в том числе – моцареллы, блюдах мексиканской кухни — цыплятах фахита и мясных лепешках буррито, куриных салатах. 

Мы привели всего несколько примеров, чтобы показать, что целлюлозу можно встретить практически во всех продуктах, поэтому, если вы не хотите экономить деньги компаний, питаясь пустыми калориями, внимательно изучайте этикетки и старайтесь отдавать предпочтение натуральным необработанным продуктам питания. 

Светлана Юрова по материалам NaturalNews

37150

Другие новости раздела:

Целлюлоза продукты

Целлюлоза, применяемая для нитрации. Во время первой мировой войны была сделана попытка заменить применявшийся обычно для получения нитратов целлюлозы хлопок древесной целлюлозой [2]. Во время второй мировой войны древесную целлюлозу уже широко использовали для этой цели, но получали продукт более низкого качества и с меньшим выходом. До настоящего времени в усовершенствовании процесса нитрации древесной целлюлозы не достигнуто сколько-нибудь значительных успехов .[ …]

Продукты взаимодействия формальдегида и ненасыщенных альдегидов, в частности акролеина, могут реагировать с целлюлозой при высокой температуре в присутствии кислотного катализатора; при этом ткани приобретают способность сохранять размеры и повышенную устойчивость к сминанию [29].[ …]

Целлюлоза, сшитая оксиметилированными производными амида, крайне неустойчива к действию хлора, что объясняется образованием при сшивании значительного количества монозамещенного продукта. Это препятствует промышленному использованию окси-метилированных амидов для сшивания целлюлозы.[ …]

Целлюлоза — самый распространенный природный полимер, абсолютная масса которого на нашей планете значительно превышает количество любого другого органического вещества. Ее значение в формировании биосферы огромно. Возрастает роль целлюлозы как важного сырья для химической переработки, на основе которого можно получать различные технически ценные и во многих случаях незаменимые продукты и материалы.[ …]

Продуктом реакций присоединения являются соединения, образующиеся с помощью довольно слабых связей между целлюлозой и реагирующей ере дой, например с помощью водородных мостиков или притяжения к полярным группам вдоль молекулы целлюлозы. Именно в результате таких реакций образуются щелочная, аммиачная и аминовая целлюлозы, продукты присоединения к неорганическим кислотам, четвертичным аммониевым основаниям и др. Эти соединения являются довольно нестойкими и могут легко гидролизоваться водой, образуя целлюлозу обычно в гидратной форме.[ …]

В продуктах хлорирования технической целлюлозы обнаружены самые опасные соединения из этой группы 2, 3, 7, 8 — дибензопарадиоксин (ТСОБ) и 2, 3, 7, 8 — дибензопарафуран (ТСБР).[ …]

Бораты целлюлозы синтезированы взаимодействием целлюлозы с алкилборатами в гетерогенной среде [58]. В реакцию вводили избытки указанных соединений трехвалентного бора. Продукты реакции неустойчивы к гидролизу и легко подвергаются алкоголизу.[ …]

ДМДОЭМ — продукт, полученный при взаимодействии формальдегида, мочевины и глиоксаля в кислой среде [37]. Это соединение практически тетрафункционально, так как гидроксильные группы имидазолидонового кольца могут принимать участие в реакции сшивания целлюлозы при повышенных температурах. Характер этого соединения позволяет придать обработанным им целлюлозным материалам комплекс ценных свойств.[ …]

Ма-Соль КМ-целлюлозы вводят в состав моющих средств в качестве стабилизатора и антиресорбента. Она избирательно сорбируется волокнами и вследствие ионизации карбоксильных групп сообщает ткани отрицательный заряд, отталкивающий частицы чгрязи. К а-Соль КМ-целлюлозы применяют также для шлихтовки текстильных изделий, для изготовления печатных красок (паст) и некоторых эмульсионных красок, в качестве компонента буровых растворов, для поверхностной проклейки бумаги и коробочного картона и как связующее ири изготовлении керамических изделий и глазури. Очищенную ¿Ча-соль КМ-целлюлозы используют в качестве загустителя и защитного коллоида при изготовлении пищевых продуктов и как стабилизатор эмульсии и загуститель примочек и косметических средств.[ …]

К сожалению, целлюлоза в этих условиях также подвергалась частичному разрушению. Поэтому в дальнейшем кислотная варка древесины была заменена обработкой горячей водой при нагревании. В этих условиях большая часть гемицеллюлоз переходила в раствор. Отщепляющиеся при этом ацетильные группы способствовали подкислению водного раствора до pH 3—4. Повышение концентрации ионов водорода ускоряло реакцию гидролиза гемицеллюлоз до моносахаридов и ряда промежуточных продуктов гидролиза. Гидролиз в этих условиях протекал не до конца и значительная часть перешедших в раствор гемицеллюлоз оставалась только частично гидролизованной. Целлюлоза при этой обработке почти не изменялась [37].[ …]

Смесь кислых продуктов разделяют на колонках с анионитом [115, 180—182], на колонках с порошкообразной целлюлозой [45, 183] с элюэнтом я-бутанол — уксусная кислота — вода (2:1:1), а также на угольной колонке [184] с элюэнтом водным этанолом. Полученные элюаты концентрируют под вакуумом. Степень чистоты выделенных фракций контролируют методом хроматографии на бумаге.[ …]

Ацетосорбаты целлюлозы — перспективные продукты для изготовления клеев, печатных красок, пропитки бумаги, формовки многослойного картона и т. д. В настоящее время разработан ряд методов получения этих эфиров [211]. Полученный эфир затем был частично омылен до С3 = 2,2—2,9 (при этом СЗ по остаткам сорбиновой кислоты составляла 0,01—0,35). СЗ полученных при этом продуктов не превышала, однако, 1.[ …]

При обработке целлюлозы смесью фосфорной кислоты и расплавленной мочевины при температуре около 170°С получен продукт, представляющий собой кислую аммонийную соль монозамещен-ного фосфата целлюлозы [43]. Кацуура и Нонака [44] изучили влияние различных факторов на процесс фосфорилироваиия целлюлозы смесью мочевины и фосфорной кислоты. Они определили молярное соотношение этих реагентов, оптимальное для получения высокозамещеиных эфиров. Увеличение температуры и соответствующее сокращение продолжительности обработки при сохранении молярного соотношения мочевины и фосфорной кислоты приводило к образованию продуктов с более высокой СЗ и менее деструктированных. Скорость фосфорилироваиия была низка, и даже после трехкратной обработки фосфат целлюлозы содержал лишь 9,03% фосфора. Этим, по крайней мере отчасти, и объясняются низкие степени замещения монозамещенных фосфатов целлюлозы. Путем обработки высокомолекулярных препаратов целлюлозы безводной смесью фосфорной кислоты (например, ор-тофосфорной кислоты), фосфорного ангидрида п спирта получены стабильные, малодеструктированные и растворимые в воде кислые фосфаты целлюлозы [46].[ …]

Алкилирование целлюлозы сг-окисью пропилена приводит к получению продуктов, отличающихся по свойствам от метилцеллюлозы в еще большей степени, чем оксиэтилметилцеллюлоза. Оксн-пропилметилцеллюлозу впервые начали производить в США, сейчас ее выпускают также в Англии, Японии и СССР. Реакцию целлюлозы с окисью пропилена легче регулировать, чем реакцию с окисью этилена. При оксипропилировании целлюлозы образуются вторичные гидроксильные группы, неконтролируемая полимеризация окиси пропилена не протекает и избыток ее при необходимости можно использовать как растворитель.[ …]

Ацетилнрование целлюлозы — реакция гетерогенная, и ее скорость определяется скоростью диффузии реагентов внутрь волокна [75]. Поэтому физические и физико-химические свойства исходной целлюлозы в значительной степени определяют как скорость процесса, так и качество получаемого продукта.[ …]

Растворимость эфиров целлюлозы, имеющих аминогруппы, в разбавленной кислоте представляет определенный практический интерес. Синтез нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях и в разбавленных водных растворах кислот эфиров целлюлозы, содержащих аминогруппы, осуществляли через промежуточную стадию получения ее хлорацильных производных, например смешанного эфира целлюлозы и уксусной и хлоруксусной кислот [251, 252]. Эти продукты затем обрабатывали вторичными аминами (например, диэтиламином) и получали аминированные, не содержавшие хлора эфиры целлюлозы с желаемой растворимостью. Аналогичным образом взаимодействуют с ацетохлорацетатом целлюлозы и образуют ее диалкил-аминоуксусные эфиры другие вторичные амины. При действии первичных аминов в основном протекает аминолиз хлорацетильных групп [253]. Ацето-Ы, Ы-диметиламиноацетат целлюлозы [254], синтезированный описанным выше методом, может быть использован для получения удаляемых противоореольиых и антистатических слоев, наносимых на эфироцеллюлозную фотографическую пленку.[ …]

В числе других эфиров целлюлозы и фосфорорганических кислот получены фосфинаты [56] и фосфониты [57]. В качестве основного продукта реакции между целлюлозой и хлорангидридами диалкилфосфиновых кислот, проведенной в среде органического растворителя в присутствии третичного амина, Киселев и Данилов [56] получили диалкилфосфинат целлюлозы.[ …]

Акриламид реагирует с целлюлозой значительно менее активно, чем акрилонитрил (разд. Обычный процесс получения карбаминоэтилированной хлопковой ткани заключается в том, что ее пропитывают водным раствором акриламида (50%) и едкого натра (4%) до увеличения веса на 89% (89 ч. раствора на 100 ч. ткани) и затем нагревают при 135 °С 4 мин, в течение которых протекает реакция. Свойства обработанного таким образом образца, содержащего около 2,4% азота, мало отличаются от Свойств исходной ткани, поэтому описанный метод не представляет Практического интереса [69, 73, 74].[ …]

Низкозамещенные ацетаты целлюлозы получали путем омыления ацетилцеллюлозы в растворе, содержавшем уксусную кислоту, воду и серную кислоту как катализатор при 40—60 °С [117]. Эти продукты были стабильны, бесцветны, полностью или почти полностью растворялись в воде и имели довольно высокий молекулярный вес.[ …]

Все продукты гидролиза были превращены в нитраты (значения СП для нефракционированного нитрата целлюлозы изменялись в пределах 22—26) и затем расфракционированы; во всех случаях получено довольно широкое распределение с одним пиком. Положение пика смещено к более низким значениям СП — часто к значениям СП[ …]

Прибавление к сульфитной целлюлозе ксилана и арабоксилана вызвало практически одинаковое помутнение растворов ацетата целлюлозы.[ …]

Тоуи и Кифер [38], используя целлюлозу, предварительно активированную обработкой раствором едкого натра, синтезировали натриевую соль сульфата целлюлозы в безводной среде. Они обработали целлюлозу смесью серной кислоты, пропионовой кислоты и уксусного ангидрида, затем добавили в реакционную среду и тщательно перемешали натриевую соль слабой органической кислоты, после чего выделили и высушили продукт реакции. Этими же авторами [39] был получен водорастворимый смешанный эфир целлюлозы, содержавший ацетатные, пропионатные группы и сульфатные группы в форме натриевой соли. Сернокислые эфиры производных целлюлозы были получены Хитом и Роули [40, 41]. Они сульфатировали эфиры целлюлозы и низших жирных кислот, а также этилцеллюлозу в растворе, содержавшем минимум 50%-ный избыток от теоретически необходимого количества уксусного ангидрида и соль ацетилсерной кислоты и щелочного металла (свободная кислота отсутствовала, индикатор—кристаллический фиолетовый).[ …]

Препараты ацетобутнратов целлюлозы, растворы которых имеют низкую вязкость и которые образуют прочные, прозрачные, устойчивые к действию воды и жиров пленки, используют для получения лака для бумаги [201]. При добавлении в омыляющую смесь необходимого количества воды авторы старались избежать осаждения эфира из раствора. Однородные по составу ацетоизобутираты целлюлозы, содержавшие значительное количество нзобутирильных групп, были получены по двухстадийному методу [203]. Сначала путем обработки активированной целлюлозы в ванне, содержавшей изомасляный ангидрид и хлористый цинк, получали частично замещенные изобутираты целлюлозы. После введения в макромолекулу целлюлозы необходимого количества нзобутирильных групп частично замещенный эфир целлюлозы ацетилировали, добавляя в ванну уксусный ангидрид. Таким же путем могут быть получены и другие смешанные эфиры целлюлозы, содержащие изобутирильные группы. Модификация этого метода была использована для синтеза пропиоизобутиратов целлюлозы, образующих хорошие растворы и обладающих высокой водостойкостью [204]. Активированную, пропитанную изомасляной кислотой целлюлозу обрабатывали смесью изомасляного и пропионового ангидридов и хлористого цинка до полного растворения продукта в реакционной смеси.[ …]

Температура этерификации не превышала 40 °С, а продолжительность реакции составляла 10—45 мин. Образующий низковязкие растворы пропиоизобутират целлюлозы с высокой степенью однородности и низким содержанием сульфатных групп был получен следующим образом. Сначала целлюлозу этерифицировали смесью, содержащей изомасляный ангидрид и серную кислоту. Когда реакция завершалась на 80—90%, добавляли пропноновый ангидрид в количестве 0,2—0,5 ч. на 1 ч. целлюлозы и продолжали обработку [193]. Аналогично целлюлоза может быть этерифи-цирована смесью пзомасляного ангидрида и хлористого цинка как катализатора при 40—75 °С [194].[ …]

Механизм нитрации. Нитрация целлюлозы — равновесный процесс, в результате которого образуется сложный эфир целлюлозы и выделяется вода. Последнюю необходимо удалять из сферы реакции для того, чтобы получить полностью замещенный продукт.[ …]

При производстве сульфитной целлюлозы достигается более высокий, чем при сульфатной варке, выход целлюлозы из древесины, а из отработанных щелоков получают этиловый спирт, белковые кормовые дрожжи, литейные концентраты, дубители и другие ценные продукты.[ …]

Олеаты целлюлозы получали путем обработки хлопкового пуха хлорангидридом олеиновой кислоты, затем эти продукты ацетилировали обычным методом, применяя в качестве катализаторов серную или хлорную кислоту или хлористый цинк. Сначала, даже при наиболее благоприятных для протекания реакции условиях, не удавалось получить высокозамещенных по остаткам олеиновой кислоты эфиров целлюлозы (С3[ …]

Процессы образования микрофибрилл целлюлозы (и вообще биосинтеза целлюлозы) могут протекать внутри или вне клеток. Внутриклеточные процессы являются в полной мере биохимическими и включают серию сложных превращений, в результате которых продукты жизнедеятельности клеток (растений, животных, микроорганизмов) превращаются в активированную форму глюкозы, после чего глюкоза может войти в состав инертной, нерастворимой, устойчивой микрофибриллы. Насколько известно, все эти процессы происходят внутри клетки пли в мембране ее цитоплазмы; они подробно описаны в предыдущем разделе. Однако имеются данные, показывающие, что в действительности включение остатков глюкозы в микрофибриллу происходит вне мембраны цитоплазмы. Следовательно, эти процессы, как биохимические, так и физические, протекают вне клетки и ниже будут рассмотрены только такие процессы.[ …]

Детальное изучение электронограмм целлюлозы в основном ограничено модификацией целлюлозы I, хотя был также исследован и мерсеризованный продукт [54]. Кроме трудностей с определением интенсивностей рефлексов при дифракции электронов положения некоторых рефлексов на электронограммах слоев фибрилл, отделенных от стенки клетки морской водоросли lalonia ие г ьсоза, таковы, что они не могут быть индицированы на основании элементарной ячейки Майера и Миша. Эти интерференции являются убедительным свидетельством того, что по крайней мере для данной формы целлюлозы I ячейка Майера и Миша является только псевдоячейкой, а действительная ячейка имеет удвоенные параметры а и с в соответствии с требованиями одной из моделей Ниссана [7]. Сообщение [39] о наблюдении слабого рефлекса 030 не подтвердилось [40], так что не исключено спаривание атомов, как и в том случае, когда каждая индивидуальная молекулярная цепь обладает винтовой осью симметрии второго порядка.[ …]

В десятой пятилетке (1976—1980 гг.) выпуск целлюлозы планировалось увеличить на 35 %, а бумаги и картона на 15 25 %. Предусматривалось также более рациональ-но использовать сырьевые ресурсы, ускорить наращивание Мощностей по химической и химико-механической переработке древесных отходов, низкокачественной древесины и мягко-листвённых пород; ускоренными темпами развивать производство бумаги для печати, для средств автоматической обработки информации, бумаги и картона для упаковки И расфасовки пищевых продуктов и промышленных товаров.[ …]

Другие исследования процесса растворения древесной целлюлозы и химически модифицированной целлюлозы в кадоксене [43] привели к убеждению, что кадоксен является перспективным растворителем для быстрой предварительной оценки фильтруемости вискозы и цвета получаемого продукта из модифицированной целлюлозы. Кадоксен применяли также при изучении древесной целлюлозы и вискозного шелка, полученного из прядильных вискозных растворов, содержащих различное количество модификатора [61]. Число гель-частиц в растворе уменьшалось при улучшении фильтруемости вискозного раствора. Не было обнаружено влияния типа добавляемого модификатора, и на этом основании был сделан вывод, что самые маленькие гель-частицы включены в формуемую нить и остаются нерастворенными в кадоксене. Эти результаты позволяют предложить количественный метод определения содержания гель-частиц.[ …]

В большинстве сообщений, посвященных получению цианэти-ловых эфиров целлюлозы, освещается цианэтилирование различных видов изделий из хлопка: волокна, пряжи, тканей. В ряде работ описано также цианэтилирование хлопкового пуха и различных сортов древесной целлюлозы с высоким содержанием «-целлюлозы, проводившееся с целью модификации бумаги и получения высоко-замещенных препаратов цианэтилцеллюлозы. Регенерированная целлюлоза обладает, как правило, более высокой реакционной способностью и ее использование для получения высокозамещенных продуктов имеет ряд преимуществ. Цианэтилирование лубяных волокон (например, льна, джута, манильской пеньки, сизаля) протекает труднее.[ …]

В большинстве сообщений, посвященных получению цианэти-ловых эфиров целлюлозы, освещается цианэтилирование различных видов изделий из хлопка: волокна, пряжи, тканей. В ряде работ описано также цианэтилирование хлопкового пуха и различных сортов древесной целлюлозы с высоким содержанием «-целлюлозы, проводившееся с целью модификации бумаги и получения высоко-замещенных препаратов цианэтилцеллюлозы. Регенерированная целлюлоза обладает, как правило, более высокой реакционной способностью и ее использование для получения высокозамещенных продуктов имеет ряд преимуществ. Цианэтилирование лубяных волокон (например, льна, джута, манильской пеньки, сизаля) протекает труднее.[ …]

При действии 0,5 н. раствора едкого натра омыление протекало но окружности от поверхности волокна внутрь его, при этом скорости омыления ацетильных групп в кристаллических и аморфных областях, а также у первичных и вторичных гидроксилов отличались очень незначительно или были одинаковы. Однако при омылении 2 н. соляной кислотой скорость реакции в аморфных областях значительно больше, чем в кристаллических [161]. Рентгеноструктурный анализ и исследование методом инфракрасной спектроскопии частично омыленных ацетатов целлюлозы с одинаковыми значениями СЗ показали, что свойства этих продуктов зависят как от характера омыляющего реагента, так и от содержания ацетильных групп в препаратах до омыления.[ …]

Широко используемая нитрующая смесь Александера и Митчелла [3] дает возможность получить нитрат целлюлозы без дополнительной деструкции целлюлозы в широком интервале изменения времени и температуры нитрации, однако возможно, что хотя бы в незначительной степени разрыв цепей происходит перед достижением постоялого значения вязкости. Ацетилнитрат также был использован [97] для этерификации целлюлозы, однако этот реагент может взрываться [34] и образующийся эфир целлюлозы обладает пониженной вязкостью [98]. Целлюлоза может быть пронитрована смесью ангидрида азотной кислоты и метиленхлорида [99]; получаемый продукт не претерпевает дополнительной деструкции в процессе этерификации и очень стабилен.[ …]

В настоящее время промышленностью выпускается также ацетилцеллюлоза, растворы которой имеют низкую вязкость [130]. Эти продукты имеют низкий молекулярный вес, поэтому хорошо растворяются в большом числе растворителей и их смесей. Вследствие низкой вязкости приготовленные из них растворы лака могут быть более концентрированными, и, следовательно, для получения пленки необходимой толщины потребуется меньше слоев лакового покрытия. Эти ацетаты целлюлозы совмещаются с различными пластификаторами и образуют прочные и химически стойкие покрытия. Смеси ацетилцеллюлозы с меламинформальдегидными смолами дают высококачественные покрытия для дерева [130].[ …]

Если остаточной щелочи недостаточно для поддержания pH на требуемом уровне, то добавляют необходимое количество щелочи. В процессе обработки целлюлозы pH раствора снижается из-за образования кислых продуктов разрушения целлюлозы. Наибольшая деградация целлюлоз (сульфатных и сульфитных) наблюдается при pH 6…7, когда в растворе повышается концентрация хлорноватистой кислоты.[ …]

Получение диоксида хлора путем окисления хлорита не является экономически целесообразным. Эта реакция происходит как побочная при обработке целлюлозы диоксидом хлора. Выбор восстанавливающего реагента при получении диоксида хлора является очень важным с точки зрения оптимальных условий реакции, образования побочных продуктов и баланса химикатов на заводе.[ …]

Обычно метилирование проводят в футерованных никелем автоклавах, снабженных рубашкой и мешалкой. Фирма «I. О. Раг-Ьептс1из1пе» разработала интересный метод получения метил-целлюлозы в никелевом аииарате высокого давления, в котором циркуляция хлористого метила осуществляется ири помощи воздуходувки. Выделяющиеся пары охлаждаются с целью отделения метанола и воды, а хлористый метил через подогреватель возвращается в реактор. Удаление воды и метанола способствует уменьшению образования побочных продуктов, но общий выход целевого продукта реакции оказывается таким же, как и в том случае, когда метанол остается в реакторе и превращается в диметило-вый эфир. При типичном технологическом процессе [1а] получения метилцеллюлозы в реактор загружают отжатую после пропитки раствором щелочи щелочную целлюлозу и хлористый метил в соотношении 1:1. Смесь перемешивают при температуре 90— 105 °С и избыточном давлении 4,92 атм. В полученном эфире целлюлозы содержится 25,2% метоксильных групп (С3 = 1,5). Степень полезного использования хлористого метила составляет 47%.[ …]

Реакция протекает при условии, что концентрация щелочи невелика (несколько меньше 4%)- В присутствии раствора щелочи более высокой концентрации увеличивается скорость обратной реакции (т. е. регенерация целлюлозы и акриламида и/или образование продуктов его гидролиза), а также происходит гидролиз амидных групп в полученном эфире целлюлозы. Обработка целлюлозы ак-риламидом в присутствии 20—40%-ного раствора едкого натра является хорошим методом получения натриевой соли карбоксиэтил-целлюлозы [70, 71].[ …]

Щелочение с применением окислителей подчиняется тем же кинетическим закономерностям, что и обычное щелочение. Отличие состоит в том, что расход щелочи на ступени ЩО должен быть увеличен на 0,5%. Причина повышенного расхода щелочи — более глубокое окисление продуктов деструкции целлюлозы и лигнина окислительном щелочении и, как следствие, образование карбоната натрия.[ …]

Сообщается [102] об использовании в качестве катализатора соединения титана, а именно калиево-титанового оксалата. Ангидрид трифторуксусной кислоты, как это показано в работе [103], оказывает эффективное ускоряющее воздействие на реакцию эте-рификации при получении частично замещенных ацетатов целлюлозы в мягких условиях. Кроме того, он сам обладает каталитической активностью и его присутствие исключает необходимость применения другого катализатораЛ Имеется сообщение об этери-фикации целлюлозы в присутствии трифторуксусной кислоты [104]. Авторы предполагают, что эта кислота вызывает набухание целлюлозы и разрыв водородных связей и образует с целлюлозой продукты присоединения. Ни один из описанных выше катализаторов не может конкурировать с серной кислотой вследствие ее высокой активности и низкой стоимости.[ …]

Р- (1 -> 3)-глюкана на эту затравку переносится, по-впдимому, большое число остатков глюкозы. Это было установлено при синтезе полисахарида из УДФ-О-глюкозы. В полученном полисахариде было приблизительно в 10 раз больше глюкозы, чем в исходном полисахариде, содержавшем затравку [19]. При синтезе р- (1 ->4)-глюкана, например целлюлозы, к затравке присоединяется, очевидно, гораздо меньшее число глюкозных остатков [20]. Эти данные согласуются с предположением, что ГДФ-О-глюкоза является наиболее важным нуклеотидом — предшественником полимера глюкозы, в котором элементарные звенья соединены р-(1 -> 4)-глюкозидными связями, т. е. целлюлозы. Как было указано выше, в результате гидролиза целлюлозы, выделенной из растительных тканей, наряду с основным продуктом—глюкозой — были получены и другие моносахариды. Однако накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что основные фракции целлюлозы всех высших растений по составу идентичны хлопковой целлюлозе.[ …]

Несколько лет назад в Европе возник кратковременный интерес к бензилцеллюлозе (см. [1], стр. 949). СЗ производимых препаратов бензилцеллюлозы бывает обычно равной 2 или меньшей. Роль пластификатора играют бензильные группы. При бензнлировании целлюлозы происходит преимущественное замещение гидроксильных групп у шестого углеродного атома элементарного звена. Некоторое число бензильных групп находится также в положении 2 или 3. Серьезной проблемой, которую приходится решать при получении бензилцеллюлозы, является удаление побочных продуктов: бензилового спирта и ди-бензилового эфира.[ …]

Древесная кора обычно состоит из двух слоев: внутреннего живого, называемого лубом, и наружного мертвого, называемого коркой. По химическому составу они различны. В табл. 38 приведен химический состав луба и корки наиболее распространенных древесных пород. Оба слоя коры резко отличаются от древесины высоким содержанием веществ, экстрагируемых водой, относительно низким содержанием легко- и трудногидролизуемых полисахаридов и целлюлозы [156]. Характерным для коры ели и луба сосны является присутствие в их гидролизатах (табл. 38) значительных количеств D-глюкозы и L-арабинозы. Отличительная особенность древесной коры— высокое содержание в ней дубильных веществ, а также наличие в корке воскообразного вещества—суберина [157, 158]. При гидролизе древесной коры большинство дубильных веществ разрушается с образованием нерастворимых в воде продуктов конденсации— флобафенов. Суберин при гидролизе коры остается в лигнине практически не изменным. К легкогидролизуемым полисахаридам древесной коры относятся: гемицеллюлозы, крахмал и пектиновые вещества. Содержание гемицеллюлоз в коре колеблется от 4 до 15%> крахмала, в зависимости от времени года, от О до 6%. В лубе хвойных древесных пород нерастворимого в теплой воде протопектина содержится от 15 до 25%, в лубе лиственных пород — от 5 до 11%.[ …]

Танг и Бревер [100, 101] показали, что активность серной и ацетилсерной кислот определяется концентрацией серной кислоты и моментом введения ее в реакцию. Образование ацетилсерной кислоты облегчается при повышении концентрации уксусного ангидрида и соотношения количеств уксусного ангидрида и серной кислоты в смеси. При ацетилировании в производственных условиях основное количество катализатора добавляют в смесь после введения других реагентов, в этом случае серная кислота в течение 3 мин почти полностью связывается целлюлозой. Действие кислотных катализаторов рассмотрено также в работе Розенталя [150]. Экспериментально определенная теплота ацетилирования хлопка составляет 106 кал/г в расчете на одну замещаемую группу [151]. Хотя при ацетилировании хлопка-сырца тепло выделяется менее интенсивно, чем при ацетилировании очищенного хлопка, экспериментальное определение теплоты реакции дает воспроизводимые результаты. Исследована структура высокозамещенных ацетатов хлопковой целлюлозы, полученных путем этерификации в гетерогенной среде в присутствии хлорной кислоты [152, 153]. Этери-фикация протекает, по-видимому, как диффузионная регулируемая реакция, и при значении С3>2 рентгенограмма исходной целлюлозы исчезает [152]. Электронно-микроскопическое исследование показало, что морфологическая структура волокна не изменяется даже при значительных СЗ, но по мере протекания реакции независимо от способа ее проведения степень кристалличности целлюлозы уменьшается.[ …]

Характерным примером такого процесса является последовательное освоение комплексом организмов упавшего дерева в лесу. Сначала у такого дерева отмирают живые клетки заболони, древесина темнеет вследствие окисления некоторых содержащихся в ней фенольных веществ. Вскоре на ней поселяются дереворазрушающие грибы-пионеры, вызывающие синюю, бурую, красную окраску. Им на смену приходят грибы-субдеструкторы, вызывающие твердую гниль. За ними следуют основные деструкторы, разрушающие лигнин и целлюлозу (образователи мягкой гнили). Гнилая древесина заселяется гриба-ми-гумификаторами, перерабатывающими ее в перегной. Аналогичным образом на свежесрубленном дереве сначала поселяются насекомые, питающиеся еще живым лубом, за ними следуют собственно разрушители древесины (кси-лофаги), далее появляются другие членистоногие и прочие беспозвоночные, питающиеся продуктами грибного и бактериального распада тканей.[ …]

Разложение включает как абиотические, так и биотические процессы. Однако обычно мертвые растения и животные разлагаются гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами. Такое разложение есть способ, посредством которого бактерии и грибы получают для себя пищу. Разложение, следовательно, происходит благодаря энергетическим превращениям в организмах и между ними. Этот процесс абсолютно необходим для жизни, так как без него все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать. В бактериальных клетках и мицелии грибов имеются наборы ферментов, необходимых для осуществления специфических химических реакций. Эти ферменты выделяются в мертвое вещество; некоторые из продуктов его разложения поглощаются разлагающими организмами, для которых они служат пищей, другие остаются в среде; кроме того, некоторые продукты выводятся из клеток. Ни один вид сапротрофов не может осуществить полное разложение мертвого тела. Однако гетеротрофное население биосферы состоит из большого числа видов, которые, действуя совместно, производят полное разложение. Различные части растений и животных разрушаются с неодинаковой скоростью. Жиры, сахара и белки разлагаются быстро, а целлюлоза и лигнин растений, хитин, волосы и кости животных разрушаются очень медленно. Отметим, что около 25% сухого веса трав разложилось за месяц, а остальные 75% разлагались медленнее. Через 10 мес. еще оставалось 40% первоначальной массы трав. Остатки же крабов исчезли к этому времени полностью.[ …]

Полезная целлюлоза. Сахароснижающие растения. Нет – диабету и лишнему весу

Полезная целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) содержится во многих продуктах растительного происхождения. Попадая в желудок и кишечник, она не разрушается ферментами и выводится из организма неизмененной. Больше всего целлюлозы присутствует в цельнозерновых изделиях, бобах, свежих овощах и фруктах. любая обработка подобных продуктов (измельчение, отваривание, обжаривание, рафинирование и т. п.) приводит к заметному уменьшению количества клетчатки.

Поглощая влагу, целлюлоза набухает, увеличиваясь в объеме, и способствует увеличению продолжительности процесса пищеварения, что обеспечивает постепенный подъем концентрации глюкозы в крови. Кроме того, длительное усваивание пищи обеспечивает наступление сытости, не вызывая переедания.

Согласно мнению большинства диетологов, клетчатка должна быть основным компонентом любой щадящей диеты, содержащей пониженное количество жиров. Она способствует выведению шлаков из организма, препятствует повышению артериального давления и обеспечивает нормальный липидный баланс.

Клетчатка бывает растворимой и нерастворимой. Отруби и зерновые содержат нерастворимую форму целлюлозы, стимулирующую перистальтику кишечника и обеспечивающую нормальное функционирование всех органов желудочно-кишечного тракта. Растворимая клетчатка разбухает под воздействием жидкостей, превращаясь в объемный однородный гель. Данная форма целлюлозы присутствует в бобах, овощах и фруктах, а также в желеобразных готовых продуктах. В желудке она переходит в гелеобразное состояние, замедляя транспортировку пищи по органам желудочно-кишечного тракта, вследствие чего уровень сахара в крови повышается постепенно.

Если в ежедневном рационе больного сахарным диабетом до недавнего времени присутствовало мало клетчатки, следует постепенно включать в меню соответствующие продукты. Существует несколько несложных правил, соблюдение которых позволяет избежать расстройств пищеварения и оказать организму неоценимую помощь.

1. Лучше покупать нешлифованный рис коричневого или желтого цвета, поскольку в нем сохраняется больше клетчатки. С аналогичной целью следует остановить свой выбор на неотбеленной муке.

2. Продукты быстрого приготовления желательно вообще исключить из рациона, так как они практически не содержат целлюлозу.

3. Белый хлеб желательно заменить зерновым, изделиями, содержащими зерна злаков, отрубными батонами, крекерами и диетическими хлебцами.

4. Свежие овощи лучше не чистить: следует употреблять в пищу хорошо помытые яблоки с кожурой, морковь перед приготовлением салатов скоблить ножом, а картофель отваривать в мундире (на пару или в воде).

5. Для удовлетворения потребности организма в витаминах и в качестве источника целлюлозы в холодное время года можно есть замороженные фрукты и ягоды, а также консервы из них, изготовленные без добавления сахара (путем стерилизации в собственном соку).

6. Очень полезны и вкусны каши из круп, приготовленные на воде или в пароварке. Подобные блюда можно есть на завтрак и ужин, а также подавать на стол в качестве гарнира к мясу или тушеным овощам.

7. Мясной фарш можно «разбавлять» отрубями или порошком из зародышей пшеницы, а также мукой грубого помола.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

ХиМиК.ru — Целлюлоза

Целлюлоза (C₆H₁₀O₅)_n, иногда называемая клетчаткой, представляет собой высокомолекулярный полисахарид, являющийся главной составной частью клеточных стенок растений. Целлюлоза придает растительной ткани механическую прочность и эластичность и образует как бы скелет растения. Целлюлоза образуется в растениях в результате сложных биохимических превращений, начинающихся с фотосинтеза простейших углеводов; в конечном итоге эти превращения можно выразить суммарным уравнением:

В природе целлюлоза никогда не встречается в чистом виде. Волокна хлопка содержат 92—95% целлюлозы, в различных видах древесины содержание целлюлозы колеблется в пределах 40—60%. Важнейшими спутниками целлюлозы являются лигнин, гемицеллюлозы, пентозаны, пектиновые вещества, смолы и жиры. Способы отделения целлюлозы от спутников основываются на ее весьма высокой стойкости к различным химическим воздействиям. Целлюлозу обычно выделяют, обрабатывая растительные материалы (хлопок-сырец, древесную щепу) растворами щелочи (натронный и сульфатный способы) или бисульфита кальция (сульфитный способ) под давлением при температуре от 120 до 160° С. Спутники целлюлозы при такой обработке растворяются. Наиболее чистые препараты целлюлозы получаются из лучших сортов хлопка путем последовательной обработки хлопковых волокон органическими растворителями и 1%-ным раствором NaOH в мягких условиях (в отсутствие кислорода воздуха): Содержание целлюлозы в таких препаратах достигает 99,85%.

Попытки химического синтеза целлюлозы были пока безуспешны, однако она была выделена из пленок, образованных биохимически in vitro бактериями Acetobacter xylinum, культивированными на водных растворах глюкозы, фруктозы и некоторых других сахаристых веществ. Интенсивно ведущиеся исследования механизма биосинтеза целлюлозы пока не привели к ясным результатам.

Что такое пищевые волокна, разъясняют специалисты. Компания «Хэлсфуд»

О. В. Шуляковская, канд. хим. наук, зав. лабораторией химии пищевых продуктов

Н. И. Марусич, канд. хим. наук, зав. отделом физико-химических исследований ГУ «РНПЦ гигиены»

Н. В. Ковалева, директор ЧУП «ХЭЛСФУД»

В настоящее время в Республике Беларусь уделяется большое внимание функциональным продуктам питания. Функциональный продукт — это продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [1].

Физиологический функциональный пищевой ингредиент — вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического, минерального происхождения или идентичные натуральным, а также живые микроорганизмы, входящие в состав функционального пищевого продукта, обладающие способностью оказывать благоприятный эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме человека при систематическом употреблении в количествах, составляющих от 10 до 50 % от суточной физиологической потребности. Одним из таких ингредиентов являются пищевые волокна.

Пищевые волокна — это комплекс, состоящий из полисахаридов (пектиновых веществ, гемицеллюлоз, целлюлозы), а также лигнина и связанных с ними белковых веществ, формирующих клеточных стенок растений.

Пищевые волокна представляют собой сложный комплекс биополимеров линейной и разветвленной структуры с молекулярной массой значительной величины. Присутствие первичных и вторичных гидроксильных групп (целлюлоза, гемицеллюлозы), фенольных (лигнин), карбоксильных (гемицеллюлозы, пектиновые вещества) соединений обусловливает физико-химические свойства пищевых волокон. К ним относятся водоудерживающая способность, ионообменные и радиопротекторные свойства, сорбция желчных кислот. Физико-химические свойства пищевых волокон определяют их влияние на организм человека, его системы и отдельные органы, а также их функции [2].

Пищевые волокна — это скорее биологический термин, а не химический, поскольку объединяет вещества растительного происхождения, имеющие волокнистую структуру. Их часто называют балластными веществами, или пребиотиками.

Пищевые волокна разделяют на растворимые в воде (так называемые «мягкие» волокна) и нерастворимые («грубые» волокна).

К растворимым неусвояемым пищевым волокнам относят пектин, камеди (гумми), слизи, олигосахариды, низкомолекулярные гемицеллюлозы; к нерастворимым — целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы. Около 2/3 пищевых волокон, принимаемых в пищу, нерастворимые.

Нерастворимые пищевые волокна

Целлюлоза — это линейный полимер глюкозы. Молекулы целлюлозы представляют собой цепи, состоящие из остатков глюкозы, на которую она расщепляется при гидролизе в жестких условиях. Суммарная формула целлюлозы (С₆Н₁₀О₅)_n , где n — число элементарных звеньев глюкозы в β-пиранозной форме, может достигать 10 000. Целлюлоза набухает в воде, но не растворяется. Она является устойчивым соединением, выдерживающим воздействие концентрированных растворов кислот, щелочей и других реагентов, которые переводят в растворимое состояние все другие части продукта. Целлюлоза, благодаря строению своей молекулярной цепочки, не ферментируется и практически не гидратируется (не расщепляется) в толстом кишечнике человека. Ее много в оболочках зерновых культур (пшеницы, ржи, риса), а также в кожуре и мякоти фруктов и овощей (моркови, капусте, цитрусовых, картофеле), в орехах.

Целлюлозу часто называют клетчаткой.

Гемицеллюлозы — это разветвленные полимеры пентоз (глюкоза) и гексоз. Наибольшее содержание гемицеллюлоз в отрубях злаковых культур, в кожуре и мякоти овощей и фруктов.

Лигнин (от лат. lignum — дерево) — это неуглеводное вещество. Лигнин — полимер ароматических спиртов, участвующий в одервенении клеточных стенок растений. Он придает структурную жесткость оболочке растительных клеток, защищает их от микробного переваривания. Наиболее насыщены лигнином отруби зерновых культур, а также некоторые овощи, фрукты и ягоды (баклажаны, зеленые бобы, горох, редис, груша, клубника).

Растворимые пищевые волокна

Инулин — это высокомолекулярный полисахарид, образованный 30–36 остатками фруктозы. Инулин легко гидролизуется в желудке на фруктозу и олигофруктозу. Фруктоза всасывается в тонком кишечнике, молекулы олигофруктозы в кишечнике служат питательной средой для размножения бифидобактерий. Инулин является запасным углеводом растений. Наибольшее содержание инулина в корне цикория, зеленом луке, тапинамбуре.

Пектин (от греч. pektos — свернувшийся) — сложный комплекс коллоидных полисахаридов, входящих в состав клеточных стенок растений. Пектин вместе с целлюлозой образует клеточный каркас плодов и фруктов, зеленых частей стебля и листьев. Пектин получают экстракцией, в основном из цитрусового, яблочного, свекловичного и подсолнечного жома. Его наиболее важным свойством является высокая поглощающая способность в отношении тяжелых и радиоактивных металлов, желчных кислот и солей.

Пектин легко подвергается расщеплению и, в отличие от клетчатки, практически полностью гидрализуется в толстом кишечнике. Пектин является гелеобразователем, загустителем, стабилизатором, влагоудерживающим агентом.

Камеди (гумми) — сложные неструктурированные полисахариды, не входящие в состав клеточной оболочки. Содержатся в основном в морских водорослях (альгинаты, каррагинаны), семенах и кожуре тропической флоры (гуар, камедь рожкового дерева и др).

Слизи — сложные смеси гетерополисахаридов, не входящие в состав клеточной оболочки. В наибольшем количестве содержатся в овсяной и перловой крупах, геркулесе, рисе. Много слизей в семенах льна и подорожника.

После краткого знакомства перейдем к главному: важности пищевых волокон для нашего организма. Заверения в том, что пищевые волокна не перевариваются желудочно-кишечным трактом человека, делают закономерным вопрос: «А затем тогда они нужны?».

Между тем эти неусваемые, неперевариваемые, «баластные» вещества просто необходимы и даже строго обязательны.

Согласно канонам здорового питания и исследованиям специалистов [3], поступление пищевых волокон с повседневным рационом должно составлять не менее 20 г. В ходе проведения научных изысканий установлено, что потребление 14 г пищевых волокон на каждые 1000 ккал рациона питания обеспечивает доказанное снижение риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. В то же время в лечебных целях их количество может превышать 60 г в день [4].

Большинство населения съедает в день менее 20 г пищевых волокон, из которых 8–10 г обычно поступают за счет хлеба и других продуктов из злаков, около 2–3 г — за счет картофеля, 5–6 г за счет овощей и лишь 1–2 г — дают фрукты и ягоды.

Постоянный недостаток пищевых волокон в суточном рационе современного человека, питание рафинированными продуктами привели к уменьшению сопротивляемости организма негативному воздействию окружающей среды и росту числа таких заболеваний, как сахарный диабет, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, заболевания кишечника, ожирение, различные злокачественные образования и многие другие.

Пищевые волокна участвуют в формировании объема кишечного содержимого, способствуют возникновению во время еды чувства сытости, выделению пищеварительных соков и повышению усвоения пищи, они также необходимы для нормального функционирования печени, желчного пузыря, поджелудочной железы, кишечника, для предупреждения запоров, участвуют в удалении из организма многих конечных продуктов обмена веществ.

Являясь своего рода «кормом» для полезных микроорганизмов кишечника, пищевые волокна поддерживают необходимый состав микрофлоры, без которой человеческий организм не может нормально существовать.

Пищевые волокна не несут энергетической ценности для человека. Под действием микроорганизмов (бифидо-, лактобактерий), например, целлюлоза расщепляется на 30–40 %, гемицеллюлоза — на 35 %, пектиновые вещества на — 60–80 %.

Практически всю высвобождающуюся энергию бактерии используют на собственные нужды, для собственного роста. Большая часть образующихся при разложении пищевых волокон моносахаридов превращаются в летучие кислоты (пропионовую, масляную, уксусную), необходимые для регуляции функции толстой кишки, и газы. Они могут частично всасываться через стенки кишечника, но в организм человека поступает лишь около 1 % питательных веществ, образующихся при расщеплении волокон. В энергетическом обмене их доля ничтожна и ею обычно пренебрегают.

Пищевые волокна замедляют доступ пищеварительных ферментов человека к углеводам. Они начинают усваиваться только после того, как микроорганизмы разрушат частично клеточные оболочки. За счет этого снижается скорость всасывания моно- и дисахаридов (глюкозы, сахарозы), а это предохраняет от резкого повышения глюкозы в крови и усиленного выделения инсулина, гормона, стимулирующего синтез и отложения жиров в организме. Пищевые волокна идеально подходят для питания людей, страдающих диабетом. Неспособность ферментной системы человека к гидролизу пищевых волокон до моносахаридов: глюкозы и фруктозы объясняет почему пищевые волокна никак не влияют на уровень глюкозы и инсулина в крови.

Пищевые волокна повышают связывание и выведение из организма желчных кислот, нейтральных стероидов, в том числе холестерина, уменьшают всасывание холестерина и жиров в тонком кишечнике. Они снижают синтез холестерина, липопротеинов и жирных кислот в печени, ускоряют синтез в жировой ткани липазы — фермента, под действием которого происходит распад жиров, то есть положительно влияют на жировой обмен.

Пектины в желудочно-кишечном тракте связывают тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий), в том числе радионуклиды. Они образуют с ним комплексы, которые выводятся из организма.

Физиологические свойства пищевых волокон — это связывание воды, влияние на количественный и видовой состав микрофлоры кишечника, связывание и выведение радионуклидов, желчных кислот, холестерина и ксенобиотиков, замедление гидролиза углеводов, нормализация прохождения химуса по кишечнику.

Если пищевые волокна решают так много проблем, почему же эти проблемы существуют?

Основная причина в том, что 90 % рациона питания современного человека составляют продукты, не содержащие пищевых волокон: мясо, молочные продукты, яйца, рыба и др. И лишь 10 % оставшихся дают шанс получить столько пищевых волокон, сколько нужно. Поэтому в настоящее время функциональным продуктам питания уделяется такое большое внимание.

Таким образом, пищевые волокна самостоятельно или совместно с другими веществами могут являться одним из важнейших ингредиентов пищевых продуктов, предназначенных для функционального питания.

Большое значение имеют и психофизические свойства пищевых волокон при производстве функциональных продуктов питания, такие как жироэмульгирующая способность, стабильность эмульсии, жиросвязывающая способность, пенообразующая способность, студнеобразующая способность. Эти свойства являются важнейшими при создании структуры того или иного продукта.

Литература

1. СТБ 1818-2007. Пищевые продукты функциональные. Термины и определения. — Введ. 01.07.08. — Минск: БелГИСС, 2008. — 5 с.

2. Ильина, О. Пищевые волокна — важнейший компонент хлебобулочных и кондитерских изделий / О. Ильина // Хлебопродукты. — 2002. — № 9. — С. 34–36.

3. Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» утв. Постановление МЗ РБ № 63 от 09.06.2009.

4. Роль пищевых волокон в питании человека / Под ред. В. А. Тутельяна, А. В. Погожевой, В. Г. Высоцкого. — М.: фонд «Новое тысячелетие», 2008. — С. 15–50.

Целлюлоза | Химия онлайн

Целлюлоза (клетчатка) — растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом на Земле.

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток.

Состав целлюлозы, так же как и крахмала, выражается формулой (C₆H₁₀O₅)_n.

Строение целлюлозы

Макромолекулы целлюлозы – это длинные цепи, состоящие из большого числа  остатков β–глюкозы, связанных β-1,4-гликозидными связями.

Иллюстрация. Фрагмент молекулы целлюлозы

Молекулярная масса целлюлозы — от 400 000 до 2 млн.

Молекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, имеют линейное (неразветвленное) строение, вследствие чего целлюлоза легко образует волокна.

Иллюстрация. Строение целлюлозы

Нахождение в природе

Целлюлоза была обнаружена и описана французским химиком Ансельмом Пайеном в 1838 году.

В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-60%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%), в вате и фильтрованной бумаге – до 90%. Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.

Иллюстрация. Бумага

Иллюстрация. Древесина

Иллюстрация. Картон

Древесина состоит на 50% из целлюлозы, а хлопок и лён, конопля практически чистая целлюлоза.

Хитин (аналог целлюлозы) – основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных, а также в составе клеточных стенок грибов и бактерий.

Физические свойства целлюлозы

Целлюлоза – твердое волокнистое вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде и органических растворителях, но хорошо растворимое в аммиачном растворе гидрокисда меди (II) (реактив Швейцера). Из этого раствора кислоты осаждают целлюлозу в виде волокон (гидратцеллюлоза).

Волокна целлюлозы обладают высокой механической прочностью, так как она является основной составной частью стенок и клеток растений.

В отличие от крахмала она не может служить человеку пищей, поскольку не расщепляется в его организме под действием ферментов.

Видеоопыт «Растворение целлюлозы в аммиачном растворе гидроксида меди (II)»

Химические свойства целлюлозы

1. Гидролиз целлюлозы

Подобно крахмалу, целлюлоза при нагревании с разбавленными кислотами подвергается гидролизу. Гидролиз целлюлозы происходит при нагревании в кислой среде. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза.

При длительном нагревании с минеральными кислотами или под действием ферментов (у жвачных животных) идет ступенчатый гидролиз целлюлозы:

Видеоопыт «Кислотный гидролиз целлюлозы»

Гидролиз целлюлозы, иначе называемый осахариванием, — очень важное свойство целлюлозы, он позволяет получить из древесных опилок и стружек глюкозу, а сбраживанием последней – этиловый спирт. Этиловый спирт, полученный из древесины, называется гидролизным.

2. Образование сложных эфиров (реакция этерификации)

Целлюлоза также не дает реакцию «серебряного зеркала» (нет альдегидной группы), но для нее характерны реакции образования сложных эфиров.

Каждое структурное звено целлюлозы содержит три свободных гидроксила.

Следовательно, целлюлоза может вступать в реакции, характерные для многоатомных спиртов.

Наибольшее практическое значение имеют реакции с азотной кислотой и уксусным ангидридом.

а) Нитрование

При обычной температуре целлюлоза взаимодействует лишь с концентрированными кислотами.

При взаимодействии целлюлозы с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты в качестве водоотнимающего средства образуется сложный эфир -тринитрат целлюлозы:

Видеоопыт «Получение и свойства нитроцеллюлозы»

Полностью этерифицированная клетчатка – это тринитрат целлюлозы (пироксилин) – взрывчатое вещество, на его основе изготавливают бездымный порох.

В зависимости от условий нитрования можно получить динитрат целлюлозы, который в технике называется коллоксилином. Он так же используется при изготовлении пороха и твердых ракетных топлив. Кроме того, на основе коллоксилина изготавливают целлулоид.

в) Взаимодействие с уксусным ангидридом

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот образуется триацетилцеллюлоза:

Из триацетата целлюлозы изготавливают лаки, кинопленку и ацетатное волокно.

3. Горение – полное окисление

4. Термическое разложение целлюлозы без доступа воздуха

Получение целлюлозы

Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

• Кислые:
  • Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты.
• Щелочные:
  • Натронный.Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимущество данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы. Метод практически не используется.
  • Сульфатный.Наиболее распространенный метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щелоком. Свое название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Недостатком его является выделения большого количества дурно пахнущих сернистых соединений: метилмеркаптана, диметилсульфида и др. в результате побочных реакций.

Получаемая после варки техническая целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон), то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.

Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится её отбелка. Традиционная для 20 века хлорная отбелка включала в себя две ступени:

• обработка хлором — для разрушения макромолекул лигнина;
• обработка щелочью — для экстракции образовавшихся продуктов разрушения лигнина.

Применение целлюлозы

Целлюлоза используется в производстве бумаги и картона, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, для получения гидролизного спирта и многое другое.

• Изготовление нитей, канатов, бумаги.
• Получение глюкозы, этилового спирта (для получения каучука).
• Получение ацетатного шёлка – искусственное волокно, оргстекла, негорючей плёнки из ацетилцеллюлозы.
• Получение бездымного пороха из триацетилцеллюлозы (пироксилин).
• Получение коллодия (плотная плёнка для медицины) и целлулоида   (изготовление киноленты, игрушек) из диацетилцеллюлозы.

Иллюстрация. Применение природных волокон, содержащих целлюлозу

Иллюстрация. Применение сложных эфиров целлюлозы

Производные целлюлозы

К важнейшим производным целлюлозы относятся искусственные полимеры/

Метилцеллюлоза (простые метиловые эфиры целлюлозы) общей формулы

[С₆Н₇О₂(ОН)_3-х(ОСН₃)_х]_n (х=1, 2 или  3)

Ацетилцеллюлоза (триацетат целлюлозы) – сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты

[С₆Н₇О₂(ОСОСН₃)₃]_n

Нитроцеллюлоза (нитраты целлюлозы) – сложные азотнокислые эфиры целлюлозы

[С₆Н₇О₂(ОН)_3-х(ОNO₂)_х]_n (х=1, 2 или  3)

Вискозное волокно. Целлофан

Эти полимерные материалы состоят из практически чистой целлюлозы, но для их получения исходную целлюлозу путем химической модификации сначала превращают в растворимую форму, а затем в процессе формования восстанавливают.

Углеводы

Полисахариды

Какие продукты содержат целлюлозу? | Livestrong.com

Целлюлоза — это нерастворимое пищевое волокно, состоящее из полимеров глюкозы, которые содержатся во всех стенках клеток растений.

Кредит изображения: 40forks / iStock / GettyImages

Целлюлоза, входящая в семейство пищевых волокон, является одним из нескольких нерастворимых полимеров с крупной цепью, которые присутствуют в источниках растительной пищи. Список продуктов с высоким содержанием клетчатки включает множество овощей и фруктов, а также бобы, такие как темно-синий и маш.

Совет

Целлюлоза — это нерастворимое пищевое волокно, состоящее из полимеров глюкозы, которые содержатся во всех стенках клеток растений. Примеры продуктов, содержащих целлюлозу, включают листовые, зеленые овощи, такие как капуста, брюссельская капуста и зеленый горошек.

Целлюлоза — это лишь один из нескольких типов пищевых волокон, которые естественным образом встречаются в пищевых продуктах. Информационный центр по микронутриентам Института Линуса Полинга при Университете штата Орегон объясняет, что клеточные стенки всех растений содержат целлюлозу.С химической точки зрения целлюлоза представляет собой обильный полимер, состоящий из молекул глюкозы, соединенных бета-гликозидными связями.

Согласно Руководству по питанию для американцев на 2015–2020 годы, большинству взрослых женщин требуется от 25,2 до 28 граммов пищевых волокон в день. С другой стороны, взрослым мужчинам требуется немного большее количество пищевых волокон — от 30,8 до 33,6 граммов в день.

В растениях целлюлоза защищает растительные клетки от повреждений. Но из-за большой молекулярной структуры он не может быть усвоен людьми.Однако как жвачные животные, такие как коровы и овцы, так и нежвачные травоядные, такие как лошади и верблюды, способны эффективно переваривать пищу, содержащую целлюлозу, благодаря более длинному пищеварительному тракту.

Подробнее: Почему вы не можете переваривать сырые овощи?

Согласно Michigan Medicine, неперевариваемые волокна, такие как целлюлоза, полезны людям, страдающим запорами. Клетчатка не переваривается бактериями, а остается в кишечнике, создавая слабительный эффект.Пища с высоким содержанием целлюлозного волокна поглощает воду и увеличивает содержание воды в стуле, смягчая любой твердый стул, который может присутствовать в кишечнике.

Продукты, содержащие целлюлозу

В «Руководстве по питанию для американцев» объясняется, что такие бобы, как морские бобы, белые бобы и бобы адзуки, являются продуктами с высоким содержанием целлюлозного волокна. Список продуктов с высоким содержанием клетчатки предлагает список источников пищи и их количества клетчатки — бобы содержат от 7,5 до 9,6 граммов пищевых волокон на полстакана приготовленных бобов.

Подробнее: 19 Продукты с высоким содержанием клетчатки — некоторые могут вас удивить!

Другие примеры целлюлозы в пищевых продуктах включают листовые зеленые овощи и фрукты. Согласно обзору, опубликованному в июне 2012 года в журнале Journal of Food Science and Technology , примерно от 30 до 40 процентов пищевых волокон поступает из растительных источников, а примерно 16 процентов — из фруктов, содержащихся в рационе.

Подробнее: Клетчатка в картофеле

Овощи, такие как сладкая кукуруза, содержат большое количество целлюлозы — согласно Министерству сельского хозяйства США, порция кукурузы в 1 чашке содержит 3.28 граммов пищевых волокон. Чашка приготовленной брюссельской капусты содержит немного больше, примерно 4 грамма диетической клетчатки, тогда как сырые пшеничные отруби содержат одни из самых богатых клетчаткой примеров в пище — 12,5 граммов клетчатки на порцию 1/2 чашки.

Продукты с высоким содержанием целлюлозного волокна часто содержат большое количество клетчатки. Сок сахарного тростника может содержать до 46 процентов целлюлозы. Согласно исследованию, опубликованному в августе 2015 года в Американском журнале клинического питания , диет с продуктами с высоким содержанием целлюлозного волокна приводят к значительному снижению заболеваемости колоректальным раком.

Как целлюлоза используется в продуктах питания

Целлюлоза — это молекула, состоящая из углерода, водорода и кислорода, и она содержится в клеточной структуре практически всего растительного вещества. Это органическое соединение, которое считается самым распространенным на Земле, даже выделяется некоторыми бактериями.

Целлюлоза обеспечивает структуру и прочность клеточных стенок растений и обеспечивает клетчатку в нашем рационе. Хотя некоторые животные, например жвачные, могут переваривать целлюлозу, люди — нет.Целлюлоза относится к категории неперевариваемых углеводов, известных как пищевые волокна.

В последние годы целлюлоза стала популярной пищевой добавкой благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам в сочетании с водой. Хотя целлюлозу можно найти в большинстве растительных веществ, наиболее экономичными источниками промышленной целлюлозы являются хлопок и древесная масса.

Как целлюлоза используется в пищевых продуктах

Пищевые добавки : С ростом осведомленности о потреблении клетчатки целлюлоза стала одной из самых популярных пищевых добавок.Добавление целлюлозы в пищу позволяет увеличить объем и содержание клетчатки без значительного влияния на вкус. Поскольку целлюлоза легко связывается и смешивается с водой, ее часто добавляют для увеличения содержания клетчатки в напитках и других жидких продуктах, когда зернистая текстура обычных пищевых добавок с клетчаткой нежелательна.

Ель / Эмили Данфи

Уменьшитель калорий : Целлюлоза обеспечивает большой объем пищи, но, поскольку она неудовлетворительна для человека, она не имеет калорийности.По этой причине целлюлоза стала популярным наполнителем в диетических продуктах. Потребители, которые едят продукты с высоким содержанием клетчатки, чувствуют себя сытыми физически и психологически, не потребляя при этом большого количества калорий.

Загущение / эмульгирование : Желирующее действие целлюлозы в сочетании с водой обеспечивает как загущающие, так и стабилизирующие свойства пищевого продукта, в который она добавляется. Целлюлозный гель действует аналогично эмульсии, суспендируя ингредиенты в растворе и предотвращая отделение воды.Целлюлозу часто добавляют в соусы как для загущения, так и для эмульгирования.

Загущающая способность целлюлозы также позволяет добавлять больше воздуха в такие продукты, как мороженое или взбитый топпинг. Целлюлоза позволяет производить густые и кремообразные пищевые продукты без использования большого количества жира.

Защита от слеживания : Способность целлюлозы впитывать влагу и покрывать ингредиенты в виде мелкого порошка делает ее предпочтительным ингредиентом для средств предотвращения слеживания.Измельченные и тертые сыры, смеси приправ и порошкообразные смеси для напитков — это лишь некоторые из многих продуктов, в которых целлюлоза используется в качестве средства против слеживания.

Формы целлюлозы

Целлюлозу можно найти в списках ингредиентов под разными названиями, в зависимости от того, какая форма используется. Хотя целлюлоза имеет одинаковую молекулярную структуру независимо от источника (древесная масса, хлопок или другое растительное вещество), то, как молекулы связаны друг с другом и независимо от того, гидратированы они или нет, создает разные «формы» целлюлозы.

Порошковая целлюлоза наиболее широко используется в пищевых продуктах и ​​является предпочтительной формой для предотвращения слеживания. Целлюлозная камедь или целлюлозный гель, которые представляют собой гидратированные формы целлюлозы, часто используются в соусах или других влажных продуктах, таких как мороженое и замороженный йогурт.

Целлюлозу также можно найти в списках ингредиентов под названиями карбоксиметилцеллюлоза, микрокристаллическая целлюлоза или МКЦ.

Сколько вам нужно?

	Мужчины	Женщины
Возраст 19-30	34 г	28 г
Возраст 31-50	31 г	25 г
Возраст 51+	28 г	22 г

Большинство людей (более 90% женщин и 97% мужчин!) Не получают достаточного количества клетчатки.Но если вы в настоящее время придерживаетесь диеты с низким содержанием клетчатки, вы можете постепенно увеличивать ежедневное потребление продуктов с высоким содержанием клетчатки, потому что некоторая клетчатка может вызвать газы и вздутие живота. Со временем ваше тело приспосабливается к повышенному потреблению клетчатки, и газы и вздутие живота уменьшаются.

Растворимое и нерастворимое волокно

Есть разные типы волокон. Один из способов классифицировать клетчатку — это то, насколько легко она растворяется в воде. Хотя знать о различиях полезно, вам не нужно отслеживать, сколько из них вы получаете.Если вы едите разнообразные продукты с высоким содержанием клетчатки, такие как злаки, орехи, бобовые, фрукты и овощи, вы будете получать много обоих типов.

Растворимые волокна

• Растворяется в воде, что помогает смягчить стул и облегчить его удаление

• Превращается в гель во время пищеварения, что замедляет пищеварение

• Может снизить риск сердечных заболеваний.

• Содержится в овсе, цитрусовых, яблоках, ячмене, псиллиуме, семенах льна и бобах

Нерастворимая клетчатка

• Не растворяется в воде, что способствует более быстрому продвижению стула по толстой кишке за счет увеличения его объема

• Может быть полезен при запоре или нерегулярности

• Может снизить риск диабета

• Содержится в цельнозерновых, орехах, пшеничных отрубях и овощах

Волоконно-оптические компоненты

Пищевые волокна состоят из комбинации целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, пектина, хитина, камеди, бета-глюкана и устойчивых крахмалов.

Целлюлоза и гемицеллюлоза

Целлюлоза — это нерастворимое пищевое волокно. Целлюлозы — это длинные прямые цепи молекул глюкозы, которые являются центральным компонентом клеточных стенок растений.

Бактерии в кишечном тракте не могут хорошо ферментировать целлюлозу, поэтому основная функция целлюлозы — увеличить объем стула и уменьшить время, необходимое фекалиям для прохождения через толстую кишку. Продукты, содержащие значительное количество целлюлозы, включают отруби, бобовые, орехи, горох, корнеплоды, капусту и кожуру яблок.

Гемицеллюлоза содержится в отрубях, орехах, бобовых и цельнозерновых. Гемицеллюлоза может иметь боковые цепи и ответвления, а не только длинные прямые цепи (например, целлюлозу). Из-за этих вариаций некоторые гемицеллюлозы растворимы в воде, а некоторые нерастворимы, а некоторые формы ферментируются бактериями, а другие — нет.

Лигнин

Лигнин имеет множество ответвлений химических веществ, называемых фенолами, а не молекулами глюкозы. Фенолы в настоящее время изучаются на предмет различных эффектов, связанных со здоровьем, включая антиоксидантное действие.Лигнин нерастворим в воде и не переваривается дружественными бактериями. Источники питания включают корнеплоды, пшеницу и семена ягод.

Пектин

Если вы когда-либо варили варенье дома, вы, вероятно, использовали пектин в качестве фруктового геля. Пектин — еще одно водорастворимое волокно, содержащееся в клеточных стенках растений. Но он не является хорошим наполнителем стула, потому что это излюбленное волокно для ферментации полезных бактерий в кишечнике, поэтому очень мало проходит через толстую кишку. Пектин содержится в яблоках, бобовых, орехах и цитрусовых.

Хитин

Хитин похож на целлюлозу, потому что он нерастворим в воде и состоит из цепей глюкозы. Но к нему также прикреплены аминокислоты, похожие на белки. Хитин содержится не только в растениях, но и в экзоскелетах насекомых и панцирях ракообразных.

Камеди

Камеди растворимы в воде и выделяются растениями при повреждении. Камеди используются в пищевой промышленности в качестве загустителей и желирующих агентов. Примеры камеди включают гуаровую камедь, камедь рожкового дерева, гуммиарабик и ксантановую камедь.

Бета-Глюкан

Бета-глюкан — это водорастворимое пищевое волокно, содержащееся в овсе и ячмене, которое часто используется в качестве функционального волокна и добавляется в пищу. Бета-глюканы снижают уровень холестерина и помогают контролировать уровень сахара в крови.

Крахмалы устойчивые

Резистентный крахмал на самом деле является крахмалом, но он считается волокном, потому что амилаза — фермент, который расщепляет крахмал на отдельные единицы глюкозы — не работает с этим типом крахмала.Устойчивый крахмал может возникать в виде крахмала, захваченного клеточными стенками растений, или может образовываться во время приготовления пищи или обработки пищевых продуктов.

Целлюлоза | Encyclopedia.com

Структура целлюлозы

Как целлюлоза устроена в стенках растительных клеток

Переваривание целлюлозы

Ресурсы

Целлюлоза — это вещество, которое содержится в клеточных стенках растений. Хотя целлюлоза не входит в состав человеческого тела, она, тем не менее, является самой распространенной органической макромолекулой на Земле.Научное сообщество впервые обнаружило целлюлозу в 1833 году, когда она изучалась в стенках растительных клеток. По химической структуре целлюлоза напоминает крахмал, но в отличие от крахмала целлюлоза чрезвычайно жесткая (рис. 1). Эта жесткость придает большую прочность телу растения и защищает внутреннюю часть растительных клеток.

Как и крахмал, целлюлоза состоит из длинной цепи, состоящей не менее чем из 500 молекул глюкозы. Таким образом, целлюлоза является полисахаридом (от латинского «много сахаров»). Некоторые из этих полисахаридных цепей расположены параллельными рядами, образуя микрофибриллы целлюлозы.Отдельные полисахаридные цепи связаны в микрофибриллах водородными связями. Микрофибриллы, в свою очередь, связываются вместе, образуя макрофибриллы (рис. 1).

Микрофибриллы целлюлозы чрезвычайно прочные и негибкие из-за наличия водородных связей. Фактически, описывая структуру микрофибрилл целлюлозы, химики называют их расположение кристаллическим, что означает, что микрофибриллы обладают кристаллоподобными свойствами. Хотя крахмал имеет ту же основную структуру, что и целлюлоза — это также полисахарид, — субъединицы глюкозы связаны таким образом, что позволяет молекуле крахмала скручиваться.Другими словами, молекула крахмала гибкая, а молекула целлюлозы жесткая.

Подобно человеческой кости, стенки клеток растений состоят из фибрилл, расположенных в матрице или фоновом материале. В клеточной стенке фибриллы представляют собой микрофибриллы целлюлозы, а матрица состоит из других полисахаридов и белков. Одним из этих матричных полисахаридов в клеточных стенках является пектин, вещество, которое при нагревании образует гель. Пектин — это вещество, которое повара используют для приготовления желе и джемов.

Расположение микрофибрилл целлюлозы в полисахаридной и белковой матрице придает большую прочность стенкам растительных клеток.Клеточная стенка растений выполняет несколько функций, каждая из которых связана с ее жесткостью. Он защищает внутреннюю часть растительной клетки, но также позволяет циркулировать жидкости внутри и вокруг клеточной стенки. Клеточная стенка также связывает растительную клетку с ее соседями. Это связывание создает

КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ

Анаэробный — Описывает биологические процессы, происходящие в отсутствие кислорода.

Клеточная стенка — Жесткое внешнее покрытие растительных клеток, состоящее из микрофибрилл целлюлозы, удерживаемых вместе в матрице.

Синтетаза целлюлозы — Фермент, встроенный в плазматическую мембрану, который синтезирует целлюлозу.

Толстая кишка — Терминальная часть пищеварительного тракта человека.

Тело Гольджи — Органелла, которая производит, сортирует и транспортирует макромолекулы внутри клетки.

Лигнин— Полисахарид, образующий вторичную клеточную стенку у некоторых растений.

Матрица — Материал, состоящий из полисахаридов и белка, в котором микрофибриллы целлюлозы встроены в стенки растительных клеток.

Метан— Газ, образующийся при анаэробном переваривании целлюлозы бактериями у некоторых животных.

Микрофибрилла— Мелкие фибриллы целлюлозы; состоит из параллельных массивов целлюлозных цепей.

Полисахарид — Молекула, состоящая из множества субъединиц глюкозы, расположенных в цепочку.

Жвачное животное — Жевательное животное с четырехкамерным желудком и ровными копытами.

прочный, жесткий каркас тела растения.Стенки клеток являются причиной того, что растения прямостоячие и жесткие. У некоторых растений вторичная клеточная стенка перекрывает первичную клеточную стенку. Вторичная клеточная стенка состоит из еще одного полисахарида, называемого лигнином. Например, лигнин содержится в деревьях. Наличие как первичных, так и вторичных клеточных стенок делает дерево еще более жестким, проницаемым только острыми топорами.

В отличие от других компонентов клеточной стенки, которые синтезируются в теле растения Гольджи (органелле, которая производит, сортирует и транспортирует различные макромолекулы внутри клетки), целлюлоза синтезируется на поверхности растительной клетки.В плазматическую мембрану растения встроен фермент, называемый синтетазой целлюлозы, который синтезирует целлюлозу. По мере синтеза целлюлозы она самопроизвольно образует микрофибриллы, которые откладываются на поверхности клетки. Поскольку фермент синтетазы целлюлозы расположен в плазматической мембране, новые микрофибриллы целлюлозы откладываются под более старыми микрофибриллами целлюлозы. Таким образом, самые старые микрофибриллы целлюлозы расположены на

наружу на клеточной стенке, в то время как более новые микрофибриллы находятся на самой внутренней стороне стенки клетки.

По мере роста растительная клетка должна расширяться, чтобы приспособиться к растущему объему клетки. Однако, поскольку целлюлоза настолько жесткая, она не может растягиваться или сгибаться, чтобы позволить этому росту. Вместо этого микрофибриллы целлюлозы скользят друг мимо друга или отделяются от соседних микрофибрилл. Таким образом, клеточная стенка может расширяться, когда объем клетки увеличивается во время роста.

У людей отсутствует фермент, необходимый для переваривания целлюлозы. Сено и травы особенно богаты целлюлозой, и оба они не усваиваются человеком (хотя люди могут переваривать крахмал).Все животные, такие как термиты и травоядные, такие как коровы, коалы и лошади, переваривают целлюлозу, но даже у этих животных нет фермента, который переваривает этот материал. Вместо этого эти животные содержат микробы, способные переваривать целлюлозу.

Термит, например, содержит в кишечнике простейших (одноклеточных организмов), называемых мастигофоранами, которые осуществляют переваривание целлюлозы. Вид мастигофора, который выполняет эту услугу для термитов, называется Trichonympha, , который, что интересно, может вызывать серьезную паразитарную инфекцию у человека.

У таких животных, как коровы, в пищеварительном тракте есть анаэробные бактерии, которые переваривают целлюлозу. Коровы — это жвачные животные, или животные, которые жуют жвачку. У жвачных животных несколько желудков, которые расщепляют растительный материал с помощью ферментов и бактерий. Затем частично переваренный материал срыгивает в рот, который снова пережевывается, чтобы еще больше разложить материал. Бактериальное переваривание целлюлозы бактериями в желудках жвачных животных является анаэробным, что означает, что в этом процессе не используется кислород.Одним из побочных продуктов анаэробного метаболизма является метан, газ с неприятным запахом. Жвачные животные ежедневно выделяют большое количество метана. Фактически, многие защитники окружающей среды обеспокоены производством метана коровами, потому что метан может способствовать разрушению озона в стратосфере Земли.

Несмотря на то, что целлюлоза не усваивается людьми, она является частью человеческого рациона в виде растительной пищи. Небольшое количество клетчатки, содержащейся в овощах и фруктах, проходит через пищеварительную систему человека в неизменном виде.Целлюлоза является частью материала, называемого клетчаткой, которую диетологи и диетологи определили как полезную для быстрого и эффективного перемещения пищи по пищеварительному тракту. Считается, что диета с высоким содержанием клетчатки снижает риск рака толстой кишки, поскольку клетчатка сокращает время, в течение которого продукты жизнедеятельности остаются в контакте со стенками толстой кишки (конечной частью пищеварительного тракта).

См. Также Руминация.

КНИГИ

Хон, Дэвид Н. С. и Нобуо Сираиси. Древесина и целлюлозная химия. Нью-Йорк: Марсель Деккер, 2001.

Кошидзима, Тетсуп. Связь между лигнином и углеводами в древесине и других тканях растений. Берлин и Нью-Йорк: Springer, 2003.

OTHER

Мартин Чаплин, Лондонский университет Саут-Бэнк. «Вода

Структура и поведение: целлюлоза». (по состоянию на 4 октября 2006 г.).

Kathleen Scogna

Целлюлоза — обзор | Темы ScienceDirect

Кристаллическая структура

Все атомы водорода целлюлозы находятся в аксиальном положении, тогда как все гидроксильные группы находятся в экваториальном положении.Эти экваториальные гидроксильные группы могут образовывать водородные связи со своими ближайшими соседями, позволяя целлюлозе кристаллизоваться. Моноклинная кристаллическая элементарная ячейка для целлюлозы I (природная целлюлоза) показана на рисунке 2. Водородные связи проходят в направлении — и имеют среднюю прочность (15 ккал моль ^-1 ). В направлении c структура удерживается слабыми силами Ван-дер-Ваальса (8 ккал моль ^-1 ). Ковалентные связи проходят в направлении b и придают целлюлозе ее прочность (50 ккал моль ^-1 ).Непрерывная целлюлозная нить примерно в четыре-пять раз прочнее стали с таким же поперечным сечением. Целлюлоза I параллельна; то есть все молекулы целлюлозы движутся в одном направлении от невосстанавливающих концов к восстанавливающим (см. рис. 3а).

Рис. 2. Параллельная элементарная ячейка целлюлозы I. Воспроизведено из Cellulose, Encyclopaedia of Food Science, Food Technology and Nutrition , Macrae R, Robinson RK и Sadler MJ (eds), 1993, Academic Press.

Рис. 3. (a) Параллельные структуры целлюлозы I и антипараллельные структуры целлюлозы II (b).Воспроизведено из Cellulose, Encyclopaedia of Food Science, Food Technology and Nutrition , Macrae R, Robinson RK и Sadler MJ (eds), 1993, Academic Press.

Природная целлюлоза (целлюлоза I) может быть преобразована в другие кристаллические формы. Целлюлоза II образуется путем (1) обработки целлюлозы гидроксидом натрия (мерсеризация), (2) осаждения из растворов щелочи / соли (например, гидроксида купраммония) или (3) удаления добавленных функциональных групп из производных целлюлозы (т.е., регенерированная целлюлоза). Целлофан и вискоза являются формами целлюлозы II. Таблица 1 показывает, что размеры элементарной ячейки немного увеличены в направлении c и сжаты в направлении a . Конечно, направление b по сути то же самое, потому что это ковалентная связь. Целлюлоза II является наиболее термодинамически стабильной формой целлюлозы, потому что ее всегда можно получить из целлюлозы I, но не наоборот. Стабильность может быть результатом водородных связей, простирающихся в направлении –, которое обычно имеет только ван-дер-ваальсовы связи.Существует общее мнение, что целлюлоза II антипараллельна (см. Рисунок 3b) с тремя-четырьмя ангидроглюкозными фрагментами, необходимыми для изгиба. Осаждение целлюлозы II из раствора, по-видимому, способствует антипараллельной конформации, как это происходит со многими синтетическими полимерами.

Таблица 1. Размеры элементарной ячейки целлюлозы I и II

Целлюлоза	a (нм)	b (нм)	c (нм)	β ( °)
I	0.817	1,038	0,786	83,0
II	0,801	1,036	0,904	62,9

От Blackwell J, Kurz D, Su MY и Lee DM (1987) Рентген исследования строения целлюлозных комплексов. В: Аталла Р.Х. (ред.) Структуры целлюлозы. Серия симпозиумов ACS , № 340, стр. 199–213. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество.

Целлюлоза III образуется при вымачивании целлюлозы в холодном (около -80 ° C) жидком безводном аммиаке, который затем удаляется испарением.Целлюлоза I превращается в целлюлозу III ₁ , а целлюлоза II превращается в целлюлозу III ₂ . При регидратации целлюлоза III возвращается к своей исходной форме.

Целлюлоза IV образуется при вымачивании целлюлозы в горячем (около 200 ° C) глицерине с последующим удалением промыванием 2-пропанолом и водой. Целлюлоза I превращается в целлюлозу IV ₁ , а целлюлоза II превращается в целлюлозу IV ₂ .

Природная целлюлоза (рис. 3а) образует кристаллические области (40% бактерий, 60% хлопка, 70% Valonia ) с вкраплениями аморфных областей.Аморфные области более пористые, чем кристаллические, что позволяет воде или красителям проникать и увеличивает реакционную способность к кислотному или ферментативному гидролизу. Когда очищенные целлюлозные волокна подвергаются гидролизу разбавленной кислотой, аморфные области селективно гидролизуются, оставляя более устойчивые кристаллические области, которые имеют «выравнивающую DP» 100–300 в случае хлопка.

Целлюлоза — обзор | Темы ScienceDirect

3.22.3.2 Целлюлоза

Целлюлоза — один из самых распространенных биоматериалов на Земле.Обычно он синтезируется растениями, но также вырабатывается некоторыми бактериями. Как и крахмал, целлюлоза является гомополимером глюкозы, но, в отличие от крахмала, мономеры глюкозы соединены связями β-1,4 (рис. 3.22.4B). Целлюлоза, жесткий, волокнистый и нерастворимый в воде полисахарид, играет важную роль в поддержании стабильности структуры клеточных стенок растений. ²⁰ Цепи целлюлозы расположены в микрофибриллах или пучках полисахаридов, которые расположены в фибриллах (пучках микрофибрилл), которые, в свою очередь, составляют стенку растительной клетки.Такое расположение не только способствует стабильности структур растений, но также предполагает, что целлюлоза является биоматериалом с высокой прочностью и другими превосходными механическими свойствами.

Целлюлозу синтезируют не только растения. Бактерии также способны продуцировать полисахарид. Синтез бактериальной целлюлозы наиболее подробно изучен в исследовании Acetobacter xylinum . Считается, что биологическая роль целлюлозы, продуцируемой бактериями, состоит в том, чтобы способствовать флокуляции или поддерживать определенную среду, например аэробные условия или позволяя прикрепляться к растениям. ²¹ Бактериальная целлюлоза устроена аналогично растительной целлюлозе, поскольку полисахаридные цепи образуют микрофибриллы, а пучки микрофибрилл образуют ленты. ^22,23 В отличие от целлюлозы растительного происхождения, бактериальная целлюлоза имеет высокую чистоту и не требует отделения от лигнина при переработке. Также в отличие от растительной целлюлозы бактериальная целлюлоза обладает превосходными водоудерживающими свойствами; растительная целлюлоза может удерживать воду до 60%, тогда как бактериальная целлюлоза может удерживать воду до 1000% от веса образца целлюлозы. ²⁴ Превосходное удерживание воды бактериальной целлюлозой позволяет полимеру обладать высокой кристалличностью, но при этом он является гладким и пластичным, что делает его пригодным для использования в медицине, например, в качестве структурного компонента искусственных органов и кровеносных сосудов. ²²

Целлюлозосинтаза — это комплекс ферментов, который пронизывает клеточную мембрану растений и, в случае бактерий, всю клеточную стенку. И у растений, и у бактерий UDP-глюкоза (UDP-GLC) является ключевым промежуточным продуктом в синтезе целлюлозы.Комплекс синтазы целлюлозы использует фрагмент глюкозы из UDP-GLC, транспортирует глюкозу через клеточную мембрану или клеточную стенку и добавляет мономер к формирующейся внеклеточной целлюлозной цепи. ^23,25

Применения растительной и бактериальной целлюлозы многочисленны, и, как можно ожидать, некоторые применения больше подходят для одного типа целлюлозы, чем для другого. Целлюлоза является основным компонентом бумаги и бумажных изделий, а также текстильных изделий из хлопка, льна и других растительных волокон. ²⁴ Микрокристаллическая целлюлоза используется в качестве наполнителя как в фармацевтической, так и в пищевой промышленности. Целлюлозу можно превратить в целлофан или нитроцеллюлозу для использования в фотографических и бытовых целях соответственно, а также в порох. Наноцеллюлоза или нанокристаллическая целлюлоза — это материал, который становится все более ценным для нескольких приложений. Наноцеллюлозу получают путем кислотной обработки растительной или бактериальной целлюлозы. Как следует из названия, наноцеллюлоза имеет наноразмерные структуры, такие как волокна или кристаллы.Свойства наноцеллюлозы делают ее пригодной для таких приложений, как фотоника или оптоэлектроника. Кристаллизованная наноцеллюлоза была предложена в качестве сырья для пищевой упаковки и электроники. Кроме того, наноцеллюлоза может быть дериватизирована с различными химическими группами, что придает полимеру разные свойства. Этерификация наноцеллюлозы увеличивает гидрофобность и прочность материала, в то время как катионизация придает наноцеллюлозе чувствительность к pH, а также позволяет контролировать флокуляцию CO ₂ .В настоящее время, как и в случае со многими биополимерами, применение наноцеллюлозы ограничено из-за доступности и стоимости. ²⁶ С такими многообещающими применениями создается впечатление, что наноцеллюлоза является потенциальной ценной мишенью для метаболической инженерии микроорганизмов.

От McDonald’s до Organic Valley, вы, вероятно, едите древесную целлюлозу: соль: NPR

Вы можете найти древесную массу в упакованном тертом сыре нескольких марок.Это помогает сыру не слипаться. Мэгги Старбард / NPR скрыть подпись

переключить подпись Мэгги Старбард / NPR

Не пугайтесь, возможно, вы едите древесную массу. Или, по крайней мере, добавка, которая изначально была деревом.

Если вы покупаете тертые сыры, в том числе такие бренды, как Organic Valley и Sargento, или проезжаете мимо McDonald’s, чтобы съесть бутерброд на завтрак или смузи, или полить ребрышки бутилированным соусом для барбекю, вероятно, в них было добавлено немного целлюлозы. твоя еда.

Целлюлоза — это в основном растительное волокно, и одним из наиболее распространенных источников является древесная масса. Производители измельчают древесину и извлекают целлюлозу.

Странно представить такую ​​же целлюлозу, из которой делают бумагу, в нашей пище.Так что неудивительно, что в последнее время появилось много сообщений от Quartz до Los Angeles Times о широком использовании целлюлозы в пищевой промышленности для придания текстуре и клетчатке пищевых продуктов.

Но тут не так много нового. FDA давным-давно одобрило использование добавленной целлюлозы в пищевых продуктах. И в нашем организме эта целлюлоза проходит прямо через наши желудочно-кишечные тракты, практически не впитываясь.

Ученый-диетолог Джон Коупленд из штата Пенсильвания говорит, что не имеет большого значения, откуда берется целлюлоза.Теоретически его можно извлечь из любого растения, от спаржи до лука, но он говорит, что это будет пустой тратой хорошей еды.

«Хороший способ подумать об этом — спросить: была бы наша еда лучше или хуже, если бы используемую целлюлозу получали из другого растения?» И Коупленд говорит, что ответ отрицательный. «Целлюлоза — это всего лишь молекула, и, вероятно, мы хотим, чтобы ее было больше в нашем рационе».

«Ах, да, истории о« древесной массе в сыре »», — ответила нам Элизабет Хортон из Organic Valley, когда мы спросили ее о заголовках.

«Да, Organic Valley действительно использует целлюлозу в тертых сырах; это довольно стандартный агент против слеживания». Таким образом, это помогает предотвратить слипание кусочков сыра.

Хортон говорит, что в отрасли ведется работа по поиску других источников, разрешенных для органического использования, но «проблема в том, что они не так эффективны в борьбе с слеживанием».

И, пожалуй, тоже не столь рентабельно.

Мы связались с поставщиком целлюлозы, Sweetener Supply Corp. Джон Боднер сообщил нам, что предпринимались усилия по извлечению целлюлозы из широкого спектра растений, включая шелуху овса и сои, кукурузную солому и даже коноплю.«Но создание новой системы цепочки поставок для накопления [растительных] материалов является непомерно дорогостоящим».

Он указывает на попытку в конце 1990-х годов создать завод по производству целлюлозной массы с использованием стеблей, листьев и шелухи кукурузы, но они потерпели неудачу.

И теперь есть дополнительные проблемы с использованием недревесных растений. Например, по словам Боднера, многие клиенты требуют не-генетически модифицированных продуктов. Если бы целлюлозная промышленность использовала кукурузные стебли, листья и шелуху или сахарную свеклу, было бы сложно сохранить цепочку поставок без остатков генетически модифицированных культур.

Боднер привык устранять неправильные представления о своей отрасли. Например, идея, что целлюлоза похожа на опилки. Неа. Он говорит, что опилки содержат всего около 40 процентов целлюлозы. В то время как порошкообразная целлюлоза, используемая в пищевых продуктах, содержит около 97 процентов целлюлозы.

Хлебопекарная промышленность защищает использование целлюлозы более 35 лет. Еще в 1977 году ITT Continental Baking Co.

No related posts.